JP4525974B2 - コンクリート鋼材界面の防水構造 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリート部材内へ鋼板の端部を埋設することによりこれらを接合するコンクリート鋼材界面の防水構造に関する。

橋梁やプラント等の土木、建築構造物において、鋼板とコンクリート部材との接合構造物が広く用いられている。

図７は、かかる鋼板とコンクリート部材との接合構造が適用される複合トラス橋６を示している。この複合トラス橋６は、川６３上に架橋されるものであって、それぞれコンクリート部材により構成される上弦材６１と下弦材６２に加え、この上弦材６１と下弦材６２に両端が接合される鋼材６５を備えている。

このような構成からなる複合トラス橋６においては、ウェブとしての鋼材６５をトラス状に配設することにより、上部構造の軽量化を図ることができ、ひいては橋脚や基礎等の下部構造のスリム化、施工の省力化を図ることが可能となる。

ところで、このような複合トラス橋６において、下弦材６２を構成するコンクリート部材の長期変形や繰返し荷重に基づく変形が作用する結果、上弦材６１及び下弦材６２と、鋼材６５との接合部において隙間が生じることがある。このため、雨水や結露水が斜材の表面を伝わって下弦材６２側の接合部の隙間からコンクリート部材内に浸入し、これが鋼材６５の端部を腐食させてしまう原因となる。

また、上述の如き複合トラス橋６以外の他の橋梁においても、かかる鋼板とコンクリート部材との接合構造が適用されている。このコンクリート部材と鋼板との接合部は、極めて重要な箇所であり、かかる箇所における腐食を極力防止する必要があった。 従来においては、かかる鋼板とコンクリート部材との接合構造に対し、エポキシ樹脂やウレタン樹脂を始めとしたシーリング剤を防水層として被覆することにより、防錆の完全化を図ろうとしていた。

図８は、かかる防水層が被覆された鋼板とコンクリート部材との接合構造７を示している。

この接合構造７において、橋梁の鋼製橋脚７５がコンクリート部材７２に根巻きされており、かかるコンクリート部材７２と鋼製橋脚７５は互いに接着剤により接着される結果、接着界面７３が形成されることになる。また、この接着界面７３が大気に接触する部分並びにその周囲部は、かかるシーリング剤に基づく防水層７４が略Ｌ字状に積層されることになる。

しかしながら、かかる接合構造７においても、コンクリート部材７２と鋼製橋脚７５とは、熱膨張係数や応力伝達特性等において互いに異なる力学的挙動を示すことから、接着界面を覆った防水層７４に内部応力等が負荷されて剥離や亀裂が生じることになる。その結果、防水層７４の亀裂部分等から水が浸入することになり、防水性を高めることができない場合もあった。

このため、鋼製橋脚７５とコンクリート部材７２との接着界面７３及びその周囲部において、破断伸び率が１０％以上１５０％未満のビニルエステル樹脂塑性物の硬化物で被覆することにより、荷重や変形に対する剥離を防止しつつ、接着界面７３と大気との接触を防止し得る方法が特に近年において提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−３３８８４９号公報

ところで、上述の如き橋梁に適用される接合構造７において、表面にフッ素樹脂を塗布するフッ素塗装が鋼製橋脚７５に施されているのが一般的である。このフッ素系塗装では、水をはじくことから雨筋ができにくく、縞状汚れを防止することができる。また、このフッ素系塗装は、その優れた耐候性から、他の塗膜と比較してより長期にわたり鋼製橋脚７５の腐食を防止することが可能となる。

しかしながら、このフッ素塗装が施された鋼製橋脚７５に対して、上述の如く防水層７４を被覆する方法が確立されていなかった。このため、フッ素樹脂と防水層７４との間で密着力を強化することができないことから、鋼製橋脚７５とコンクリート部材７２との隙間をかかる防水層７４により完全に被覆することができず、鋼製橋脚７５の防錆を実現することができなかった。

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、フッ素塗装が施されたコンクリート鋼材界面の防水構造において、より効果的に防錆を実現可能なコンクリート鋼材界面の防水構造を提供することにある。

本発明に係るコンクリート鋼材界面の防水構造では、上述した課題を解決するために、防錆被覆された鋼材の端部をコンクリートに埋め込み接合される界面において前記接合部近傍の鋼板表面に凹凸部が形成され、さらに前記界面を被覆するための防水層が施される。

本発明では、防錆被覆された鋼材の端部をコンクリートに埋め込み接合される界面において、前記接合部近傍の鋼板表面に凹凸部を形成し、さらに前記界面を被覆するための防水層を施す。

これにより、防水層は、凹凸部上に高い接着力で接着されるため、剥離や亀裂が生じることはなく、コンクリート部材内に水が浸入することがなくなり、防水性を高めることができ、鋼板の防錆を効果的に実現することが可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態として、橋梁やプラント等の土木、建築構造物に適用される鋼板とコンクリート部材との接合構造につき、図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明を適用した鋼板接合構造１は、例えば図１、２に示すように、各種建築構造物を鋼製する図示しない鉄筋に打設されたコンクリート部材１１と、このコンクリート部材１１に端部を埋設することによりこれに接合される鋼板１２とを備えている。この鋼板接合構造１における鋼板１２は、少なくとも側面Ａにおいて凹凸部１２ａが形成されてなり、かかる凹凸部１２ａの表面にはフッ素系樹脂１３が被覆されている。

凹凸部１２ａは、鋼板１２における一の端部２１から他の端部２２にかけて形成されているため、かかる凹凸部１２ａを被覆するフッ素系樹脂１３も一の端部２１から他の端部２２にかけて形成されていることになる。このため、鋼板１２の端部をコンクリート部材１１中に埋設すると、フッ素系樹脂１３とコンクリート部材１１との接合界面１５が形成されるようになる。

また、鋼板接合構造１においては、さらに上述した接合界面１５を被覆する防水層１７が設けられている。

鋼板１２は、凹凸部１２ａが側面Ａにおいて形成されていてもよい。これにより、防水層の接着力をより高めることが可能となる。この鋼板１２は、側面Ａがコンクリート部材１１の表面１１ａに対して略垂直となるように立設される場合に限定されるものではなく、斜め方向から立設されるようにしてもよい。

フッ素系樹脂１３は、鋼板１２に施すべきフッ素塗装に基づく樹脂であり、耐候性に優れ、水をはじくことから雨筋ができにくく、縞状汚れを防止することができる。このため、フッ素系樹脂１３によるフッ素系樹脂塗装により、これを鋼板１２へ被覆することにより、他の塗膜と比較してより長期に亘り腐食を防止することができる。フッ素系樹脂１３は、鋼板１２における凹凸部１２ａ上に被覆されているため、フッ素系樹脂１３自体も凹凸状に形成されることになる。このフッ素系樹脂１３における凹凸のサイズは、凹凸部１２ａにおける表面平均粗さＲａに支配されることになる。

防水層１７は、例えばポリウレタン樹脂、又はエポキシ樹脂で構成されている。また、この防水層１７として、弾性塗料を用いるようにしてもよい。防水層１７は、接合界面１５を被覆していれば足りるが、これに限定されるものではなく、コンクリート部材１１における表面１１ａに沿って被覆されていてもよいし、フッ素系樹脂１３の表面に沿って被覆されていてもよい。

このような構成からなる鋼板接合構造１において、防水層１７は、凹凸状に形成されたフッ素系樹脂１３との接合界面１５を被覆するものであるため、かかるフッ素系樹脂１３をも必然的に被覆するになる。このフッ素系樹脂１３に形成されている凹凸により、フッ素系樹脂１３の表面積はより増大することになる。このため、フッ素系樹脂１３と防水層１７との間で接着面積がより増大することになり、ひいては両者間の接着力が増加することになる。

特にコンクリート部材１１と、鋼板１２とは、熱膨張係数や応力伝達特性等において互いに異なる力学的挙動を示すことから、接合界面１５を覆った防水層１７に内部応力等が負荷される。かかる場合においても防水層１７は、フッ素系樹脂１３に対して高い接着力で接着されているため、剥離や亀裂が生じることはなく、コンクリート部材１１内に水が浸入することがなくなり、防水性を高めることが可能となる。

ちなみに、この防水層１７は、例えば図１に示す端部２１に至るまで側面Ａ一面に亘って形成されていてもよい。これにより、防水層１７とフッ素系樹脂１３との接着面積を大きくすることができることから、両者間がより高い接着力で結合されることになり、剥離や亀裂の発生をより効果的に抑制することが可能となる。

なお本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、例えば、図３に示すような鋼板接合構造２に適用してもよい。この鋼板接合構造２において、上述した鋼板接合構造１と同一の構成要素、部材に関しては、同一の番号を付すことにより、ここでの説明を省略する。

鋼板接合構造２は、コンクリート部材１１に端部を埋設することによりこれに接合される鋼板１２とを備えている。この鋼板接合構造２における鋼板１２は、少なくとも側面Ａにおいて凹凸部１２ｂが形成されてなり、かかる凹凸部１２ｂ表面を少なくとも被覆するためのフッ素系樹脂１８がこれに積層されてなる。

凹凸部１２ｂは、鋼板１２における側面Ａの一部において形成されている。ちなみに、この凹凸部１２ｂは、鋼板１２をコンクリート部材１１内に埋設することにより得られる鋼板１２とコンクリート部材１１との界面３１において形成されていれば足りる。

このような鋼板接合構造２においても、図３に示すようにフッ素系樹脂１３とコンクリート部材１１との接合界面１５が形成されるようになる。この接合界面１５を被覆するように防水層１７を形成することにより、コンクリート部材１１内に水が浸入することがなくなり、防水性を高めることが可能となる。

特にこの鋼板接合構造２では、端部２２に至るまで凹凸部１２ｂやフッ素系樹脂１８が形成されることが必須とならないことから、仮に接合界面１５から水が浸入すると、コンクリート部材１１と鋼板１２との間隙を伝って端部２２付近に到達することになる。この端部２２付近には、フッ素系樹脂１８が形成されていないことから、水の浸入に応じて簡単に腐食してしまう。このため、このような鋼板接合構造２のような、側面Ａの一部においてのみフッ素系樹脂１８が形成されている場合のように、防水の実現を確実に望む構成において、かかる防水層１７を形成することにより、より大きな効果を得ることが可能となる。

この鋼板接合構造２では、凹凸部１２ｂの面積をより減少させることができ、製作労力とコストを大幅に低減できるという利点もあることから、かかる鋼板接合構造２において防水層１７による確実な防水を実現することができれば、これを実用化する際に大きな飛躍となりうる。

なお本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、例えば、図４に示すような鋼板接合構造３に適用してもよい。この鋼板接合構造３において、上述した鋼板接合構造１と同一の構成要素、部材に関しては、同一の番号を付すことにより、ここでの説明を省略する。

鋼板接合構造３は、コンクリート部材１１に端部を埋設することによりこれに接合される鋼板１２とを備えている。この鋼板接合構造３における鋼板１２は、少なくとも側面Ａにおいて、吹き付けられた珪砂からなる凹凸部３２が形成されてなり、かかる凹凸部３２表面を少なくとも被覆するためのフッ素系樹脂１９がこれに積層されてなる。

凹凸部３２は、鋼板１２における側面Ａの一部において形成されている。この凹凸部３２を構成する珪砂は、珪酸分(ＳiＯ_２)を主成分とする石英片岩であり、例えば、珪砂５号等で構成されるが、かかるサイズに限定されるものではなく、いかなるサイズで構成されていてもよい。

このようなサイズからなる珪砂を凹凸部３２として構成することにより、かかる珪砂に基づく凹凸がフッ素系樹脂１９に形成されることになる。その結果、かかるフッ素系樹脂１９に対する防水層１７の接着面積を大きくすることができるため、両者間の接着力を増大さあせることができ、上述と同様に防水特性を向上させることが可能となる。

特に、この鋼板接合構造３においては、珪砂を吹き付けるだけで凹凸部３２を形成させることが可能となることから、上述した鋼板接合構造１、２と比較して凹凸部３２を形成する労力を極力軽減させることが可能となる。

また、鋼板接合構造３の応用例として、例えば図５に示すように珪砂を側面Ａにおいてより大面積となるように吹き付けておくようにしてもよい。これにより、鋼板１２をコンクリート部材１１中において埋設する場合に、接合界面１５において凹凸部３２が形成されている状態をより高い確率で作り出すことが可能となる。

次に、本発明を適用した鋼板接合構造の製作方法につき、上述した鋼板接合構造２を製作する場合を例に挙げて説明をする。

先ず、図６に示すステップＳ１１において、鋼板１２における側面Ａにおいて、凹凸部１２ｂを形成させる。仮に鋼板接合構造３の如く凹凸部３２を珪砂で構成する場合には、係るステップＳ１１において鋼板１２に対して珪砂を吹き付ける。次にステップＳ１２に移行し、凹凸部１２ｂに対してフッ素系樹脂１８を被覆する。このフッ素系樹脂１８を被覆する際には、例えば２コート・２ベーク、或いは３コート・３ベークで凹凸部１２ｂに被覆するようにしてもよい。

次にステップＳ１３へ移行し、鋼板１２を所定の位置に固定し、その後コンクリート部材１１を打設する。その結果、接合境界１５が形成されることになる。次にステップＳ１４へ移行し、接合境界１５を覆うようにして防水層１７を被覆する。

上述の如きプロセスを経ることにより、鋼板接合構造が製作されることになる。

なお、本発明を適用した鋼板接合構造１〜３は、特に鋼トラス複合橋、波形鋼板ウェブ橋、鉄橋等に用いるようにしてもよい。かかる場合において、コンクリート部材は、橋梁用に打設されることになる。

本発明を適用した鋼板接合構造を示す断面図である。 本発明を適用した鋼板接合構造を示す斜視図である。 本発明の他の実施の形態を示す断面図である。 凹凸部を珪砂で構成する鋼板接合構造を示す断面図である。 凹凸部を珪砂で構成する鋼板接合構造における他の例を示す断面図である。 本発明を適用した鋼板接合構造の製作方法につき説明するための図である。 鋼板とコンクリート部材との接合構造が適用される複合トラス橋を示す図である。 防水層が被覆された鋼板とコンクリート部材との接合構造を示す図である。

符号の説明

１〜３ 鋼板接合構造
１１ コンクリート部材
１２ 鋼板
１２ａ,１２ｂ 凹凸部
１３,１８,１９ フッ素系樹脂
１５ 接合界面
１７ 防水層
２１、２２ 端部

Claims (3)

1. 防錆被覆された鋼材の端部をコンクリートに埋め込み接合される界面において前記接合部近傍の鋼板表面に凹凸部が形成され、さらに前記界面を被覆するための防水層が施されるコンクリート鋼材界面の防水構造。
2. 前記鋼材は、フッ素系樹脂塗装により防錆被覆されてなることを特徴とする請求項１記載のコンクリート鋼材界面の防水構造。
3. 前記凹凸部は、珪砂をエポキシ系樹脂で固着させてなることを特徴とする請求項１又は２記載のコンクリート鋼材界面の防水構造。

Images